江西红壤中丙溴磷的吸附特性研究.docx
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江西红壤中丙溴磷的吸附特性研究
本科生论文
丙溴磷在江西红壤中吸附的影响因素(II)
Profenofosadsorptioninredsoilanditsinfluencingfactors
姓名:
学号:
1007033002
学院:
化学化工学院
专业:
材料化学
指导老师:
声明
本人郑重声明:
所呈交的毕业设计(论文)是本人在指导教师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
其中除加以标注和致谢的地方,以及法律规定允许的之外,不包含其他人已经发表或撰写完成并以某种方式公开过的研究成果,也不包含为获得其他教学机构的学位或者证书而作的材料。
其他同志对本研究所做的任何贡献均已在文中作了明确的说明并表示谢意。
本毕业设计(论文)成果是本人在江西师范大学读书期间在指导老师指导下取得的,成果归江西师范大学所有。
特此声明。
声明人(毕业设计(论文)作者)学号:
声明人(毕业设计(论文)作者)签名:
签名日期:
年月日
摘要
通过实验室模拟的条件下,采用分光光度法建立了丙溴磷在水和土壤中的残留分析方法。
同时采用恒温振荡法研究了丙溴磷在不同温度的江西红壤中的吸附特性。
结果表明丙溴磷在土壤中的吸附能力在不同温度、丙溴磷浓度、阳离子浓度存在差异。
随着温度的升高,土壤中的丙溴磷含量逐渐降低,表明丙溴磷在土壤中的吸附与土壤的温度呈显著负相关;随着丙溴磷的浓度的增加,土壤对丙溴磷的吸附能力逐渐下降;随着阳离子浓度的增加土壤对丙溴磷的吸附能力先增后减。
关键词:
丙溴磷;江西红壤;吸附;影响因素
Abstract
Simulatedunderlaboratoryconditions,usingspectrophotometricanalysismethodsestablishedprofenofosresiduesinwaterandsoil.TheadsorptioncharacteristicsatdifferenttemperaturesProfenofosJiangxiRedSoilinthesametimeusingtemperatureoscillationmethod.TheresultsshowedthattheadsorptioncapacityProfenofosdifferencesinsoilatdifferenttemperatures,profenofosconcentration,cationconcentration.Withincreasingtemperature,soilProfenofosdecreasedgradually,indicatingprofenofosinsoiltemperatureandsoiladsorptionshowedasignificantnegativecorrelation;Withincreasingconcentrationsofprofenofos,soilProfenofosadsorptioncapacitydecreased;afteradsorptioncapacitywithanincreaseinsoilcationconcentrationsprofenofosincreasedanddecreased.
Keywords:
Profenofos;redsoilinJiangxi;adsorption;influencingfactor
第一章前言
在热带和亚热带雨林地区,季雨林或常绿阔叶林植被下广泛分布着红壤性土壤。
红壤是中亚热带生物气候旺盛的生物富集和脱硅富铁铝化风化过程的产物。
在中亚热带生物气候下,风化淋溶作用强烈,红壤中物质的生物循环过程十分强烈,生物和土壤之间物质和能量的转化和交换极其迅速。
从而构成了红壤所具有的独特的物理行为和化学行为。
红壤相关文献表明,红壤性土壤中大量存在的高岭类粘土矿物和一些氧化物不仅决定了土壤中一系列的化学环境,而且也影响着土壤中的物理过程和力学性质的变化[1,2]。
在我国红壤地区面积广大,主要以低山丘陵为主,是我国发展粮食作物和各种热带、亚热带经济作物与林木的重要基地。
低山丘陵地区的红壤是由第四纪红色粘土发育而成,其质地粘重,以高岭石、石英、濛脱石为主。
农药丙溴磷化学名称为O-(4-溴-2-氯苯基)-O-乙基-正丙基硫代磷酸酯,纯品为淡黄色液体,沸点100℃(1.80Pa),蒸汽压1.24×10-1mPa(25℃),相对密度1.455(20℃),在20℃水中溶解度为28mg/L(25℃),能与大多数有机溶剂互溶。
丙溴磷在微酸条件下能稳定存在,不易分解,是一种中等毒性有机磷广谱杀虫剂,具有触杀和胃毒作用,对棉花、果树、水稻、蔬菜等作物上的害虫有很好的防治效果[3,4]。
而江西红壤是微酸性土壤,研究丙溴磷农药在江西红壤中的吸附及其他特性对深入评价丙溴磷是否会污染地下水有重大意义。
农药丙溴磷理化性质见表1.
表1
农药
分子式
结构式
溶解度(水)
pKa
蒸汽压
分子量
稳定性
丙
溴
磷
C11H15BrClO3PS
28mg/L
4.44
1.333×10-2Pa(25℃)
373.6
中性微酸性:
比较稳定
碱性:
不稳定
长江以南的广大丘陵地区,分布着一种在当地高温多雨下发育而成的红色土壤,叫红壤,这种土壤含铁,铝成分较多,有机质少,酸性强,土质黏重,是我国南方的低产土壤之一。
当地人们因地制宜,通过增施有机肥、补充熟石灰,对土壤进行改良,并种植适宜在酸性土壤中生长的茶树、油茶、杉木和马尾松等经济树木,既保持了水土,又提高了经济效益。
土壤显酸性,颜色为红棕色。
土壤是农药在环境中的“贮藏库”,也是向水、大气等其他环境介质转移的“集散地”。
农药在水-土壤界面间的吸附过程是在水-土壤环境中归趋的只要因素,也影响着农药在环境中的生物有效性和持久性的重要因素[5]。
一般认为,土壤对农药的吸附能力大小,主要与土壤的理化性质及农药本身的性质有关,其中,土壤的有机质含量是影响农药吸附大小的一个重要因素(郑立庆等,2007)。
有机质中含有大量的吸附性官能团,如羧基、酚羟基、羰基、乙醇羟基和甲基等,几乎所有的有机农药分子都能与有机质生成氢键,另外,通过IR、ESR、荧光等分析测试手段,发现农药与有机质之间还存在许多其他作用机理,如共价键、离子键、配位键、范德华力、电荷偶极-偶极键等,因此,一般而言土壤有机质含量越高对农药的吸附能力越大。
吴文铸、郭敏等[6]采用室内模拟试验方法,研究了噻虫胺在3中不同类型土壤中的吸附特性及其影响因素,结果表明土壤对农药的吸附与土壤理化性质尤其是土壤质地和有机质含量密切相关。
土壤有机质含量越高,对噻虫胺的吸附能力越强。
实验室采用了室内模拟试验方法,利用振荡平衡法研究了丙溴磷在江西中层红壤受到不同因素影响下的吸附特性。
振荡是将农药的稀释,再取出一定量的稀释过的农药溶液,用一定浓度的CaCl2溶液定容至一定体积,将定容后的溶液按照一定的水土比,加入已经称好一定质量的土壤样品的锥形瓶,然后将锥形瓶放入恒温振荡箱,振荡24h后取出溶液,用离心机离心一部分溶液,之后用分光光度计法[7]去测量相应的吸光度,来计算浓度。
此种方法的优点是可模拟自然条件进行农药在土壤中的吸附试验,较好的反映农药在土壤中的剩余吸附;罗婧等[8]曾采用了平衡吸附法和薄层层析法研究了丙溴磷在壤土中的吸附行为,结果表明壤土中有机质含量与丙溴磷吸附呈正相关。
本实验采用室内模拟试验方法,利用振荡平衡原理研究了丙溴磷在江西红壤中受到不同影响因素下的吸附特性。
实验考察了江西红壤在不同浓度的丙溴磷溶液,不同温度和不同离子强度条件下吸附情况。
通过对农药丙溴磷在江西红壤中的吸附因素的研究,为防止丙溴磷污染土壤及其污染修复提供理论指导。
第二章实验部分
2.1材料与仪器
2.1.1仪器
7200分光光度计,SHA-C水浴恒温振荡箱,80-2离心沉淀器,SH2-PIII循环水式真空泵。
2.1.2试剂和样品
40%乳油丙溴磷(永农生物科学有限公司);96.93%丙溴磷标准品(Sigma–Aldrich公司),其余试剂为分析纯;红壤样品采自江西南昌。
2.1.3试液的制备
246.9mg/L丙溴磷-CaCl2溶液的制备:
从40%乳油丙溴磷中取1mL然后定容至100mL,之后在从定容后的溶液中取出5mL定容至100mL,第二次定容用的是0.01mol/L的CaCl2溶液。
0.01mol/LCaCl2溶液的制备。
称取1.11gCaCl2定容至1L备用。
2.1.4标准溶液的制备。
丙溴磷-CaCl2标准溶液的制备:
用96.93%丙溴磷标准品分别配置4.48mg/L,8.96mg/L,13.44mg/L,17.92mg/L,22.4mg/L的丙溴磷-CaCl2标准溶液。
2.2分光光度法测定丙溴磷含量
根据文献[7]取一定量的丙溴磷溶液加入到15mL离心管中,用蒸馏水定容至8mL,加入0.6mL0.6mol/L氢氧化钠溶液,常温下水解10min,然后加入0.6mL0.6mol/L盐酸溶液,再分别加入0.25mL硼酸缓冲溶液(pH=9.5)、0.25mL1.0%4-氨基安替比林溶液,摇匀后加入0.3mL2.0%铁氰化钾溶液,放置10min,用分光光度计在500nm下测量其吸光度.
2.3土壤理化性质的测定
2.3.1土壤中水分含量的测定
采用烘干法,分别称取三种风干土样20.0g,置于烘箱中,105℃烘干5h,取出,放置于干燥器内冷却至室温,然后称重,反复烘干称重,直至恒重,记录数据,分别计算三种土壤中的水分含量。
2.3.2土壤pH的测定
用精密pH试纸直接测定,分别取三种风干土样10g,加入蒸馏水25mL,用玻璃棒充分搅拌,使土壤颗粒充分散开,静置30min,用pH计测定,记录数据。
2.3.3土壤中有机质含量的测定
本实验采用重铬酸钾氧化-容量法[10]测定土壤中有机质含量。
准确称取过2mm筛孔的风干土壤0.50g,加入到150mL的三角瓶中,准确加入10mL0.1335mol/L的重铬酸钾溶液和5mL的浓硫酸,摇匀,瓶口上装上球形冷凝管,放在已经预热了的电热板上加热,使三角瓶中的溶液微沸,冷凝管下端落下第一滴冷凝液的瞬间开始计时,煮沸5min,取下三角瓶,冷却,用去离子水冲洗冷凝管内壁及下端外壁。
洗涤液收集于该三角瓶中,控制瓶中液体至80mL。
在三角瓶滴加三滴邻菲罗啉指示剂,用0.2000mol/L的硫酸亚铁溶液滴定剩余的重铬酸钾,溶液颜色由橙黄变绿最后变为砖红色即为终点,用玻璃珠做空白实验,每种土样做平行。
记录数据。
结果计算:
V0—滴定空白时所用的硫酸亚铁的体积(mL);
V—滴定土样时所用的硫酸亚铁的体积(mL);
0.801—1/6重铬酸钾溶液浓度(mol/L);
10.00—所用重铬酸钾的体积(mL);
0.003—碳毫摩尔质量0.0012被反应中电子得失数4除得0.003;
1.724—有机质中碳含量平均为58%,故测出的碳转化为有机质时的系数为100/58≈1.724;
2.3.4土壤饱和持水量的测定
采用浸水饱和法,即用一个干净的容器称取一定质量的土壤加水浸泡8-12小时,使水充满土壤的总的空隙,直至前后两次重量无显著差异为止。
记录数据,然后烘干土壤至重量不再变化并称重记下数据计算公式如下:
饱和持水量=(浸泡后土的质量-烘干后土的质量)/烘干土的质量*100
2.4实验与含量的测定
2.4.1江西红壤对不同浓度丙溴磷的吸附实验
供土试样为江西红壤。
称取5g土样置于锥形瓶中,将1mL丙溴磷溶于100mL蒸馏水中,然后从中取出1mL、5mL、10mL再溶于100mL蒸馏水中配制49.38mg/l、246.888mol/L、493.776mg/l的丙溴磷,分别取上述三种不同浓度的丙溴磷5mL和0.01mol/LCaCl2配制丙溴磷-CaCl2溶液100mL,即固液比为1:
20。
封口后置于水浴恒温振荡器上于25℃条件下振荡24h,然后用离心分离(4000r·min-1,30min),取出上清液2mL置于15mL离心管,用蒸馏水定容至8mL,加入0.6mL0.6mol/L氢氧化钠溶液,常温下水解10min,然后加入0.6mL0.6mol/L盐酸溶液,再分别加入0.25mL硼酸缓冲溶液(pH=9.5)、0.25mL1.0%4-氨基安替比林溶液,摇匀后加入0.3mL2.0%铁氰化钾溶液,放置10min,用分光光度计在500nm下测量其吸光度。
实验设2重复,未添加土壤空白(5mL)以消除离心管壁对丙溴磷的吸附。
2.4.2不同温度下丙溴磷对江西红壤吸附的实验
供土试样为江西红壤。
分别称取5g土样,加入246.888mg/l的丙溴磷-CaCl2溶液100mL,即固液比为1:
20。
封口后置于水浴恒温振荡器上于15℃、25℃、35℃条件下振荡24h。
然后离心分离(4000r·min-1,30min),之后步骤与上个实验一样。
实验设2重复,未添加土壤空白以消除离心管壁对丙溴磷的吸附。
2.4.3不同溶液离子强度对江西红壤吸附丙溴磷影响实验
供土试样为江西红壤。
分别称取5g土样,然后配制0.002mol/L、0.01mol/L、0.05mol/LCaCl2溶液,量取5mL246.888mg/L丙溴磷溶液和上述三种浓度CaCl2溶液配制丙溴磷-CaCl2溶液100mL,即固液比为1:
20。
封口后置于水浴恒温振荡器上于25℃条件下振荡24h,然后用离心分离(4000r·min-1,30min),之后步骤与上个实验一样。
实验设2重复,未添加土壤空白以消除离心管壁对丙溴磷的吸附。
第三章结果与讨论
3.1分光光度法测定丙溴磷标准曲线
测出不同浓度丙溴磷标准溶液对应的吸光度,结果见表2并作图(见图1)。
由标准曲线(图1)可见,在4.0~20mg/L范围内,丙溴磷浓度与吸光度呈良好线性关系,线性回归方程为y=0.0516x-0.0067,相关系数R2=0.9993。
表2丙溴磷的测定
质量浓度(mg/L)
4.480
8.960
13.44
17.92
22.40
吸光度
0.2195
0.4580
0.6840
0.9315
1.138
图1丙溴磷测定的标准曲线
3.2丙溴磷浓度、温度、离子强度对土壤吸附丙溴磷的影响
3.2.1土壤对不同浓度丙溴磷吸附
土壤对不同浓度丙溴磷吸附结果见表2,将1mL丙溴磷溶于100mL蒸馏水中,从中取出1mL、5mL、10mL再溶于100mL蒸馏水中分别对应配制49.38mg/L、246.9mg/L、493.8mg/L的丙溴磷溶液。
表2中可看出随着丙溴磷浓度的增加,土壤与溶液中丙溴磷的比例也在增加,说明土壤与溶液中丙溴磷比例增加,丙溴磷的吸附量也增加。
表3不同丙溴磷浓度对土壤对丙溴磷的吸附
丙溴磷浓度
1.0
5.0
10.0
吸附量(mg/kg)
351.0
4198
9060
ms//mL
76.19
430.0
667.2
ms:
土壤中丙溴磷的吸附量
mL:
溶液中丙溴磷的吸附量
3.2.2不同温度对土壤吸附丙溴磷的影响
温度对丙溴磷在江西红壤中吸附量见表3,从表中看出,当温度由15℃上升到25℃时土壤中丙溴磷的吸附量从4632mg/kg增加到4645mg/kg,当温度超过25℃,土壤中丙溴磷的吸附量继续增加,此时ms//mL比值逐渐增大,表明随着温度的增加,土壤对丙溴磷的吸附作用增强。
表4不同温度对丙溴磷的吸附
温度(℃)
15
25
35
吸附量(mg/kg)
4632
4645
4714
ms//mL
446.2
475.8
635.6
ms:
土壤中丙溴磷的吸附量
mL:
溶液中丙溴磷的吸附量
3.2.3不同离子强度溶液对土壤吸附丙溴磷影响
离子强度(CaCl2浓度)对丙溴磷在江西红壤中吸附影响见表4,丙溴磷在江西红壤中随着CaCl2的增加,土壤对丙溴磷的吸附也随之增加。
离子强度从0.002mol/L增加到0.01mol/L时,土壤对丙溴磷的吸附作用显著增强,吸附量从2570.94mg/kg变为2627.36mg/kg.并且从表中可看出ms//mL的值从204.2增加到426.5,说明离子强度的增加对土壤吸附丙溴磷有强化效果。
表5不同离子强度对丙溴磷的吸附值
离子强度(mol/L)
0.002
0.01
0.05
吸附量(mg/kg)
2571
2627
2750
ms//mL
204.2
269.1
426.5
ms:
土壤中丙溴磷的吸附量
mL:
溶液中丙溴磷的吸附量
3.2.4环境意义
农药在土壤环境中的吸附性是农药环境安全性评价的重要内容。
在土壤和地下水资源污染日益加剧的今天,以往对农药环境研究[9]和研究丙溴磷在江西稻田红壤中的吸附行为对于了解该农药在江西环境中的转归和环境安全性评价具有重要意义,并且为我们日常生产中农药的合理释放提供重要的依据,同时为防止该农药对土壤的污染并为污染修复提供重要的参考依据。
第四章结论
(1)控制其他变量,随着丙溴磷的浓度升高,其在江西红壤中的吸附能力增强,并且在一定范围内是呈线性增长。
与之前研究的结果相符,在这个浓度范围内ms//mL呈现增长态势,因此吸附水平较强,丙溴磷对土壤的污染相对较小。
(2)随着温度升高,ms//mL数值变大,说明丙溴磷在江西红壤中吸附作用增强,研究表明温度的升高对土壤的吸附有显著作用,土壤吸附作用增强,对地下水和土壤的危害较小。
(3)当离子强度>0.002mol/L时,ms//mL增大有利于丙溴磷在江西红壤中的吸附行为,Ca2+离子浓度与土壤中的丙溴磷吸附作用存在密切联系。
可见离子强度高对丙溴磷在江西红壤中的吸附效果较好,地下水的污染和土壤的危害较小。
参考文献
[1]El-Swaify,S.A.,1980:
PhysicalpropertiesofOxisola.In“SoilsWithVariableCharge”,editedbyNewZealand,SocietyofSoil,Sci,303-322.
[2]Lal,R,1980:
PhysicalandmechanicalcharacteristicsofAlfisolsandUltisols,withparticularreferencetosoilsinthetropics.In“SoilsWithVariableCharge”.editedbyNewZealand,SocietyofSoil,Sci,253-274.
[3]林郁.农药应用大全[M].北京:
农业出版社,1989.
[4]王海勤,郭建辉,陈丽萍.毛豆中丙溴磷残留量的测定及讲解动态分析[J].中国农学通报,2006,22(7):
121-124
[5]孙德洋,许静等.除草剂毒草胺在土壤中的吸附和淋溶特性[J].环境化学,2012,3(11).
[6]吴文铸,郭敏等.噻虫胺在土壤中的吸附和淋溶特性[J].环境化学学报,2012,31(11):
1730-1735.
[7]陈建波等.分光光度法测定丙溴磷含量[A].农药分析,2009,48(8).
[8]罗婧,贾娜等.丙溴磷在土壤中的吸附与迁移行为研究[J].环境科学与技术,201,34(6):
16-19
[9]国家环境保护总局.化学农药环境安全评价试验准则[S].北京:
国家环境保护总局,2003.
[10]杨树筠.用重铬酸钾氧化法简便快速测定土壤有机质含量[J].现代农业,1997(04).
致谢
本论文是在彭炳先老师的悉心指导下完成的,从论文的选题、实验设计、实验操作、结果分析与讨论及本论文的最后完成,他都花费了很多的时间和精力。
彭老师知识渊博,对学生所提问题都能做出详尽的回答,平易近人,和蔼可亲,工作一丝不苟。
让我由衷的钦佩。
在此段时间内,让我受益匪浅,在此谨向我敬爱的导师表示我最崇高的敬意和最衷心的感谢!
在本论文的工作期间,不仅得到了彭老师的悉心指导,还得到了彭老师所带的研究生—李兰师姐的帮助,以及本小组成员程戈同学与我大力合作和深切探讨。
本次实验与论文的完成对我是一个巨大的激励,使我在学术研究方面充满信心,同时也使我深切的感受到彭炳先老师严谨的治学态度和学术要求,使我在学习本专业知识的同时还培养了严谨、谦虚、求真、务实的处事风格。
更为我在今后的学习与工作中提供了宝贵的经验。
在大学四年里,我得到了化学化工学院2010级同学们的很多帮助,尤其是柯贵泉,郭东东。
在此感谢他们对我的支持和帮助。
同时,还要感谢在江西师范大学指导过我的李苑、丁立稳、黄振中、李平、章磊、刘勇军、陶端健、王涛、杨振等老师及学院领导。
在毕业论文完成之际,我还要感谢我的家人和朋友,在我困难迷茫时,给予我的无私支持和鼓励。
最后,以此为平台,对这些人一并表达我最诚挚的谢意!
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